Svaki predmet, bačen uvis, prije ili kasnije završi na površini zemlje, bilo da je to kamen, komad papira ili jednostavno pero. Istovremeno, satelit lansiran u svemir prije pola stoljeća, svemirska stanica ili Mjesec nastavljaju rotirati u svojim orbitama, kao da na njih uopće ne djeluje sila gravitacije naše planete. Zašto se ovo dešava? Zašto Mjesec ne prijeti da padne na Zemlju, a Zemlja se ne kreće prema Suncu? Zar na njih ne utiče gravitacija?
Iz školskog kursa fizike znamo da univerzalna gravitacija utiče na bilo koje materijalno tijelo. Tada bi bilo logično pretpostaviti da postoji određena sila koja neutralizira djelovanje gravitacije. Ova sila se naziva centrifugalna. Njegovo djelovanje je lako osjetiti vezivanjem malog tereta na jedan kraj konca i okretanjem po obodu. U ovom slučaju, što je veća brzina rotacije, to je jača napetost niti, išto sporije rotiramo teret, veća je vjerovatnoća da će pasti.
Dakle, veoma smo bliski konceptu "kosmičke brzine". Ukratko, može se opisati kao brzina koja omogućava svakom objektu da savlada gravitaciju nebeskog tijela. Planeta, njen satelit, Sunčev sistem ili neki drugi sistem mogu djelovati kao nebesko tijelo. Svaki objekat koji se kreće po orbiti ima prostornu brzinu. Inače, veličina i oblik orbite svemirskog objekta zavise od veličine i smjera brzine koju je ovaj objekt primio u trenutku kada su motori ugašeni, te visine na kojoj se ovaj događaj dogodio.
Svemirska brzina je četiri vrste. Najmanji od njih je prvi. Ovo je najmanja brzina koju svemirska letjelica mora imati da bi ušla u kružnu orbitu. Njegova vrijednost se može odrediti sljedećom formulom:
V1=õ/r, gdje je
µ - geocentrična gravitaciona konstanta (µ=39860310(9) m3/s2);
r je udaljenost od tačke lansiranja do centra Zemlje.
Zbog činjenice da oblik naše planete nije savršena lopta (na polovima je donekle spljoštena), udaljenost od centra do površine je najveća na ekvatoru - 6378.1 • 10(3) m, a najmanje na polovima - 6356,8 • 10(3) m. Ako uzmemo prosječnu vrijednost - 6371 • 10(3) m, onda dobijamo V1 jednak 7,91 km/s.
Što više kosmička brzina prelazi ovu vrijednost, to će orbita biti izduženija, udaljavajući se od Zemlje za sveveća udaljenost. U nekom trenutku, ova orbita će se slomiti, poprimiti oblik parabole, a letjelica će otići u svemir. Da bi napustio planetu, brod mora imati drugu svemirsku brzinu. Može se izračunati pomoću formule V2=√2µ/r. Za našu planetu ova vrijednost je 11,2 km/s.
Astronomi su odavno utvrdili koliko je kosmička brzina, i prva i druga, jednaka za svaku planetu našeg matičnog sistema. Lako ih je izračunati koristeći gornje formule, ako zamijenimo konstantu µ proizvodom fM, u kojem je M masa nebeskog tijela od interesa, a f je gravitacijska konstanta (f=6,673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
Treća kosmička brzina će omogućiti bilo kojoj svemirskoj letjelici da savlada gravitaciju Sunca i napusti prirodni solarni sistem. Ako ga izračunate u odnosu na Sunce, dobit ćete vrijednost od 42,1 km/s. A da biste ušli u skoro solarnu orbitu sa Zemlje, moraćete da ubrzate do 16,6 km/s.
I, konačno, četvrta kosmička brzina. Uz njegovu pomoć možete prevladati privlačnost same galaksije. Njegova vrijednost varira ovisno o koordinatama galaksije. Za naš Mliječni put, ova vrijednost je približno 550 km/s (kada se izračuna u odnosu na Sunce).
